JPS6124677Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、デイーゼルエンジンの排気ガス還流
装置に関するものである。

従来より、ガソリンエンジンにおいては、吸気
負圧を利用して、排気ガスの一部を燃焼室に還流
し、吸気の酸素濃度を減少させ、燃焼温度を下げ
ることにより、NOx（窒素酸化物）の発生を低
減することができる排気ガス還流装置は知られて
いる。

一方、デイーゼルエンジンでは、ガソリンエン
ジンとは異なり、燃焼の供給量は燃料噴射ポンプ
で制御され、ガソリンエンジンの絞弁に相当する
ものがないのが通例であるが、例えば、実開昭49
−109023号公報に開示されているように吸気通路
に排気ガス還流用の負圧を生ぜしめるために絞弁
を設け、該絞弁を例えば燃料噴射ポンプのコント
ロールレバーと同期させて、それによつて生ずる
吸気負圧と排気圧との差圧により、排気ガスの還
流を行い、ガソリンエンジンの場合と同様に、
NOxの低減を図る装置が提案されている。

しかしながら、オールスピードまたはハーフオ
ールスピード等のガバナを備えた燃料噴射ポンプ
においては、コントロールレバーの位置は、噴射
燃料の量すなわち負荷に対応していないため
NOxの効果的低減ができないという問題があつ
た。

すなわち、デイーゼルエンジンでCO，HCを増
加させることなくNOxを低減させるには、第２
図に示すように、空気過剰率を排気ガス還流中
は、全負荷時付近を除いて、約２ぐらいのほぼ一
定の値にするとともに、排気ガス還流率を、第３
図のＣに示すように、アイドリング時に約80％
で、負荷（燃料噴射量）が増加するに従つて減少
し、全負荷近くで０％にすることが好ましい。な
お、第２図における破線Ａは、絞弁を設けず、か
つ排気ガスの還流も行われていないデイーゼルエ
ンジンの場合の例である。

排気ガス還流率Ｃは次式で定義される。

排気ガス還流率（％）＝排気ガス還流量／新気量 このような空気過剰率及び排気ガス還流率を得
るためには、吸気通路に設けた絞弁を第３図Ｂの
ように、アイドリング時には全閉で、全負荷時に
近づくにつれて増加し、全負荷時に全開になるよ
うに構成すればよい。

ところで、このような装置を備えたデイーゼル
エンジンであつても、高地、例えば高度2000m以
上の地域で運転する場合には、空気が希薄で気圧
が低いため、吸気圧と排気圧との差圧が、平地に
比して小さくなり、排気ガス還流率が減少し、空
気過剰率を一定に維持するのが困難になるという
不具合がある。

また、高地での吸気圧の低下による吸入空気
量、特に酸素量が不足するため、バイパス通路な
どにより余分に吸入空気を吸入して前記酸素量不
足を補う高地補正をする手法が考えられている
が、このように高地補正すると、吸気圧と排気圧
との差圧が一層小さくなり、平地において利用さ
れる排気ガス還流装置そのままでは、ほとんど機
能を果たすことができず、何らかの補正手段を設
ける必要があることがわかる。

本考案はかかる点に鑑みてなされたもので、簡
単な構造でもつて、平地のみならず、高地におい
ても有効にNOxの低減を図ることのできるデイ
ーゼルエンジンの排気ガス還流装置を提供するこ
とを主目的とする。その特徴とするところは、吸
気通路に設けられた絞弁と、該吸気通路と排気通
路とを接続する排気ガス還流通路と、燃料噴射ポ
ンプの噴射量を検出する検出装置と、該燃料噴射
ポンプの噴射量に対応して絞弁の開度を制御する
制御装置と、高地運転時に前記排気ガス還流通路
の有効通路面積を増加する装置とを具備し、絞弁
の開度を変化させて絞弁下流側の吸気負圧を変化
させることにより、排気ガスの還流を制御してい
ることである。

以下、本考案の構成を、実施例につき、図面に
基づいて説明する。

第１図においては、１はエンジン、２，３はそ
れぞれエンジン１の燃焼室に連通する吸気通路お
よび排気通路である。４は吸気通路２に設けられ
た絞弁で、後述の燃料噴射ポンプ１５の燃焼噴射
量に応じて開度が制御されるように構成されてい
る。

５は吸気バイパス通路で、吸気通路２の上流側
と下流側とを接続している。６は吸気バイパス通
路５に介装された電磁弁で、高地において運転す
る時に開き、吸入空気量（酸素量）を増加させる
ものである。すなわち、吸気バイパス通５を開く
ことにより、吸気通路２の有効通路面積（吸気が
通路できる部分の断面積）を増大させ、吸入空気
量を増加させている。

７は排気ガス還流通路で、吸気通路２の絞弁４
下流と、排気通路３とを接続している。この排気
ガス還流通路７には、上流側から開閉弁８、固定
絞り９がそれぞれ介設されている。開閉弁８は、
排気ガスが還流することが望ましくないエンジン
始動時、高回転時、高負荷時および冷機時には閉
じ、それら以外の時には開くものである。

これは、エンジン始動時には、エンジン１の始
動性を良くするためであり、高負荷時および高回
転時には、燃料噴射量が増大して必要酸素量が増
加するため、排気ガスを還流して吸入酸素量を減
少させるのは良くないからであり、冷機時には、
燃焼状態が不安定であるため、排気ガスの還流に
より、半失火を生じ有害未燃焼ガスを排出するか
らである。

１０は排気バイパス通路で、電磁弁１１が介装
され、排気ガス還流通路７の固定絞り９上流側と
下流側とを接続している。該電磁弁１１は、エン
ジン１が高地で運転されるときに開き、排気ガス
還流量を増加させるものである。

１２はバツテリで、該バツテリ１２に対し、エ
ンジン１作動時に閉じるキースイツチ１３、高地
での運転時に閉じる高地スイツチ１４、電磁弁６
の励磁コイル６ａおよび電磁弁１１の励磁コイル
１１ａが直列に接続配線されている。高地スイツ
チ１４は、伸縮自在のベローズ１４ａに空気その
他の気体１４ｂが封入されて構成され、例えば
2000m以上の高地で運転するときにはベローズ１
４ａが伸長して閉じ、平地で運転するときにはベ
ローズ１４ａが短縮して開くものである。

１５は、公知のオールスピードガバナまたはハ
ーフオールスピードガバナを備えた分配型燃料噴
射ポンプで、そのコントロールレバー１５ａとア
クセルペダル１６とが連動し、該アクセルペダル
１６の踏込量およびエンジン回転数によつて燃料
噴射量が決定される。

１５ｂはポンプ兼分配用プランジヤで、往復並
びに回転運動して燃料を分配するものである。１
５ｃはコントロールスリーブで、プランジヤ15b
に摺動自在に嵌挿されている。このコントロール
スリーブ１５ｃには、前記ガバナの作用端部であ
るレバー（図示省略）が係合し、該レバーに応じ
て軸方向に移動する。すなわち、図面において、
右方に移動すれば噴射量が増大し、左方に移動す
れば噴射量が減少する。このように、コントロー
ルスリーブ１５ｃの動きは燃料噴射量、すなわち
負荷に対応している。

１７はＬ字形の金属板で、コントロールスリー
ブ１５ｃに固定され一体的に動くように構成され
ている。１８はピツクアツプで、前記金属板１７
を通じてコントロールスリーブ１５ｃの動きを検
出し、この検出信号S₁（電圧）をコントロールボ
ツクス１９に伝達する。

２０は開度センサで、絞弁４の開度を検出する
もので、その検出信号S₂（電圧）をコントロール
ボツクス１９に伝達する。このコントロールボツ
クス１９は、前記両検出信号S₁，S₂を比較し、そ
の差電圧が零（０）になるまでモータ２１を正転
あるいは逆転させる。モータ２１の回転軸２１ａ
に固定されたギヤ２２は、絞弁４の回転軸４ａに
固定されたギヤ２３と噛合しており、その減速比
は20：１に設定されている。したがつて、モータ
21が回転すると、それに応じて絞弁４が回動し、
所定開度になる。

なお、キースイツチ１３は、閉じられると、燃
料噴射ポンプ１５の燃料通路が開放される一方、
開かれると、該燃料通路が閉塞されエンジン１が
停止するように構成されている。

上記のように構成すれば、アクセルペダル１６
を踏込むと、その踏込量およびそのときのエンジ
ン回転数に応じて、コントロールレバー１５ａが
動き、燃料噴射量が決定され、ガバナを介してコ
ントロールスリーブ１５ｃに伝達され、適量の燃
料が噴射される。

このコントロールスリーブ１５ｃの移動によ
り、それに伴つて金属板１７も移動するから、こ
の移動量をピツクアツプ１８が検出してこれに相
応した電圧を出力する。すなわち、コントロール
スリーブ１５ｃの位置、つまり負荷に応じた検出
信号S₁がピツクアツプ１８からコントロールボツ
クス１９に伝達されるのである。

一方、開度センサ２０により、絞弁４の開度が
検出され検出信号S₂としてコントロールボツクス
１９に伝達される。この検出信号S₂も、電圧とし
て開度センサ２０より出力される。

かくして、コントロールボツクス１９に検出信
号S₁，S₂が伝達されると、コントロールボツクス
１９は両信号S₁，S₂を比較する。しかして、負荷
が小さく絞弁４が必要以上に開いているときには
モータ２１が正転して絞弁４を閉じ、負荷が大き
く絞弁４が必要以上に閉じているときにはモータ
２１が逆転して絞弁４を閉じる。換言すれば、両
信号S₁，S₂である電圧の差圧が零になるように、
モータ２１が正転あるいは逆転する。

このようにして、絞弁４の開度が負荷（燃料噴
射量）に対応して第３図Ｂのように設定される
と、吸入空気が絞られて第２図に示すようにほぼ
一定の空気過剰率が得られるとともに、それに応
じて発生する吸気負圧により、第３図Ｂに示すよ
うな排気ガスが、排気通路３から吸気通路２に還
流され、その結果、NOxが低減される。

また、高度2000m以上の高地で、運転するとき
には、高地スイツチ１４のベローズ１４ａ内の気
体１４ｂが膨張し、該高地スイツチ１４が閉じ
る。これにより電磁弁６，１１の励磁コイル６
ａ，１１ａがそれぞれ励磁され、該電磁弁６，１
１を開くため吸気バイパス通路５および排気バイ
パス通路１０がそれぞれ連通される。

すると、吸気系においては、吸気通路２の有効
通路面積が、吸気バイパス通路５の通路面積だけ
増加し、吸気空気量が増加し、平地での運転の場
合と同様に、十分な酸素量が供給される。そのた
め、半失火を起こしたり、白煙、臭気（ホルムア
ルデヒド）を排出したりすることなく、良好な燃
焼状態を得る。

一方、排気ガスの還流量も、排気バイパス通路
１０の連通で排気通路３の有効通路面積が増大す
るため、増加し、平地の場合と同程度になる。

かくして、高地においても平地と同様に、
HC，NOをあまりり増加させることなく、NOxの
低減が図られる。

なお、上記実施例は、自動車用デイーゼルエン
ジンについての例であるが、その他の各種の産業
用機械に用いられるデイーゼルエンジンにも本考
案を適用できるのは言うまでもない。

本考案は、上記のように、吸気通路に絞弁を設
け、該絞弁の開度を燃料噴射量に応じて制御する
ようにしたため、該絞弁の開度により排気ガスの
還流量が制御され、各運転状態に応じて有効に
NOxの低減が図れるとともに、高地運転時に排
気ガス還流通路の有効通路面積を増加する装置を
設けたため、高地においても平地と同様に、有効
にNOxの低減が図れるという実用上優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はデイーゼルエンジンの排気ガス還流装
置の全体構成図、第２図はデイーゼルエンジンに
おける負荷と空気過剰率との関係を示すグラフ、
第３図はデイーゼルエンジンにおける燃料噴射量
と、絞弁の開度および排気ガス還流率との関係を
示すグラフである。 １……エンジン、２……吸気通路、３……排気
通路、４……絞弁、５……吸気バイパス通路、６
……電磁弁、６ａ……励磁コイル、７……排気ガ
ス還流通路、８……開閉弁、９……固定絞り、１
０……排気ガスバイパス通路、１１……電磁弁、
１１ａ……励磁コイル、１２……バツテリ、１３
……キースイツチ、１４……高地スイツチ、１４
ａ……ベローズ、１４ｂ……気体、１５……燃料
噴射ポンプ、１５ａ……コントロールレバー、１
５ｂ……プランジヤ、１５ｃ……コントロールス
リーブ、１６……アクセルペダル、１７……金属
板、１８……ピツクアツプ、１９……コントロー
ルボツクス、２０……開度センサ、２１……モー
タ、２１ａ……回転軸、２２，２３……ギヤ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 吸気通路に設けられた絞弁、該吸気通路と排
   気通路とを接続する排気ガス環流通路、燃料噴
   射ポンプの噴射量を検出する検出装置、該燃料
   噴射ポンプの噴射量に対応して絞弁の開度を制
   御する制御装置および高地運転時に前記排気ガ
   ス還流通路の有効通路面積を増加する装置を具
   備することを特徴とするデイーゼルエンジンの
   排気ガス還流装置。 (2) 吸気通路は、該吸気通路の絞弁上流側と下流
   側とを接続する吸気バイパス通路を有し、該吸
   気バイパス通路に高地での運転時に開く開閉弁
   が介設されている実用新案登録請求の範囲第１
   項記載のデイーゼルエンジンの排気ガス還流装
   置。 (3) 高地運転時に排気ガス還流装置の有効通路面
   積を増加する装置は、高地運転時に開く開閉弁
   が介装された排気バイパス通路である実用新案
   登録請求の範囲第１項または第２項記載のデイ
   ーゼルエンジンの排気ガス還流装置。 (4) 排気ガス還流通路は、開閉弁を有し、該開閉
   弁はエンジン始動時、高負荷時、高回転時およ
   び冷機時に閉じ、これら以外の時に開く実用新
   案登録請求の範囲第１項、第２項または第３項
   記載のデイーゼルエンジンの排気ガス還流装
   置。